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霍尔效应开环电流测量

返回列表 来源:华芯霍尔元件 浏览:0 发布日期:2019-02-25 16:31:33【

一次电流产生的磁场会在磁性电路的间隙中生成线性磁通量B,磁通量B会在霍尔发生器中感应成比例的霍尔电压VH。然后这个电压被电子电路放大,得到一个与一次电流成比例的输出模拟信号。HX系列可以测量DC电流和AC电流,以及相控整流器、有源电源转换器、PWM转换器和开关式电源中复杂的电流波形。输出电压一直是一次电流的真映像。

  抗dv/dt噪声能力

  在设计驱动器控制和开关设备时,工程师遇到的其中一个问题是整流期间快速电压变化导致的高dv/dt噪声。

  电源半导体技术一直在不断发展。现在,许多半导体产品大样本中都可以看到整流速度非常高的IGBT。因此,当前通用逆电器一般会以很高的开关频率工作,通常在20 kHz以上。在这么高的频率上工作的好处包括波形更平滑、操作更安全、效率更高。

  开关设备每次开关时产生的高dv/dt值将在主电缆和传感器的电子电路之间产生电容电流。大多数模拟线性放大器对这种寄生电流很灵敏。因此,dv/dt噪声将被叠加在输出信号上。根据变动电压的幅度和斜坡,初始尖峰和后来的振荡有时会非常高,以致它们会激活传感器的电流保护电路,进而使逆电器暂停运转。LEM的经验在系列设计阶段帮助保证了对关键噪声的完美免疫力,而又不会损害带宽,因此HX的性能要超过其它类似的霍尔传感器(图1和图2)。

图1.由于采用快速霍尔元件,系列几乎不受高dv/dt影响。

图2.实际逆电器应用中的HX噪声电平,其中dv/dt等于4000 V/ms。

  对阶跃电流的超快速响应时间对IGBT短路保护必不可少。HX系列可以以50A/ms以上的速度,准确追踪电流变化,对阶跃电流的响应最快为3ms。

  设计工程师经常面临的另一个棘手问题是可用空间。小型传感器有助于解决这个问题,传感器重仅8克,要求的安装面积只有15 x 19 mm。但众所周知,当这种传感器并排放在三相应用中时,各自的一次电流可能会影响其它传感器的电子器件。在并排安装在三相应用中时,电流传感器引起的相互干扰非常小(图3)

图3.在并排安装在三相应用中时,霍尔传感器产生的相互干扰非常小。

  专用版HX传感器有两个一次线圈,这两个线圈既可以串联,也可以并联(图4)。在某些逆电器应用中,可以使用一对这样的传感器,测量所有三个相位,每个传感器两个相位(图5)。这消除了对第三个单元的需要,有助于降低成本。AC测试电压(50 Hz, 1分钟)是3 kVRMS,间隙/漏电距离超过5.5mm,使这些传感器特别适合中低功率范围中的隔离电流测量。

图4. 带有一个或两个一次线圈的系列电流传感器

图5. 只使用两个传感器

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